基于PS-InSAR技术的黄土大厚度挖方区回弹变形规律分析

以陕北某湿陷性黄土大厚度挖方地基工程为研究对象,采用PS-InSAR技术对2018-10—2019-11间获取的16景TerraSAR-X卫星影像进行处理,获取了湿陷性黄土挖方区回弹变形信息,总结了大厚度挖方区时序回弹变形特征。结果表明,由于上部土体应力卸载,在开挖区域存在地基土回弹变形现象,选取的高密度PS点变形信息较好地反映了研究区的真实变形情况,回弹变形范围与开挖边界吻合,另外挖方厚度越大,土体开挖引起的回弹变形越大;在开挖完成后的1年监测时间内,回弹区变形量随时间呈线性变化,在最大开挖厚度处,产生最大回弹量为29.3 mm;此外,PS-InSAR技术监测到的变形量与实地水准结果吻合性较好,表明该技术在黄土大厚度挖方区回弹变形监测中具有较好的应用效果。     

基于ArcGIS1O空间插值法的填挖方计算精度分析比较

工程施工中常要进行地形分析和填挖方计算,ArcGIS10中的Arctoolbox组件提供了功能强大的3D Analyst分析工具.本文结合湛江市某公园海滩整治工程案例,对空间插值方法和填挖方计算精度进行了分析比较,为使用空间插值方法和填挖方计算的用户提供一个优选的参考方案.     

基于填挖方分析的DEM精度评价模型

针对DEM高程中误差评价指标的不足,提出了一种基于填挖方分析的DEM精度评价模型以及计算方法,将DEM填挖方误差E_c定义为待评价DEM与参考DEM在同一区域的三维体积差异和与该区域面积之商。探究了DEM填挖方误差和DEM分辨率R以及地形平均坡度S之间的关系,得到DEM填挖方误差的定量估算模型为E_c=0.004 8·R·S。实验表明,模型估算精度达95.85%以上。该模型为在不同地形条件下,确定满足限差要求的DEM分辨率提供了依据。     

利用小基线集InSAR技术的延安新区地面抬升监测与分析

延安新区的平山造城是黄土高原地区规模最大的造地工程之一,大规模的山体开挖导致了广泛的地面抬升现象。同时,挖方区作为新区城市化建设的主要场地,地面抬升严重影响了新区城市的持续发展。利用小基线集合成孔径雷达干涉测量(small baseline subset interferometric synthetic aperture radar,SBAS-InSAR)技术对覆盖新区2016-05—2019-10期间的升轨Sentinel-1A数据进行处理,获取了新区工后长期地面形变信息,揭示了地面抬升空间分布规律及其形变演化特征,并对地面抬升成因进行了详细分析。结果表明,新区工后地面抬升显著,主要分布在对人类工程活动影响最大的挖方区,最大抬升速率达24.8 mm/a;地面抬升变形在工后初期发展较快,随时间发展有趋缓并稳定的趋势。山体快速开挖引起的卸荷回弹变形是地面抬升的主要内在因素,而地面抬升的分布及大小是由挖方工程范围、挖方厚度、建筑荷载等外在因素综合作用的结果。     

使用点云细分算法快速计量复杂土料场开挖量

针对堆石坝工程施工中复杂土料场土料开挖方量计算中存在的数据采集繁琐、处理低效、计算过程复杂、精度受主观因素影响多等问题,设计了一种基于点云网格细分算法的复杂土料场开挖方量计算方法。该方法依据开挖对象开挖前后的点云数据,分别采用Doo-Sabin细分算法和克里金插值算法对点云进行处理,构建网格细分空间模型,通过网格细分空间将非均匀开挖体模型离散为标准单元体,再累计单元体体积得到开挖体体积。工程实际计算表明,该方法能够快速方便地计算开挖体方量,计算效率与精度能够满足工程需要,能够为土料场开挖方量计算提供一种高效、准确的解决方案,为工程精细化管理提供支撑。     

利用图像处理实现隧洞断面测量

利用数码相机作为输入终端，以水工隧洞断面为例，介绍利用图像处理完成水工隧洞开挖及超、欠挖方量的测算。     

填挖方量计算的精度评定

指出填挖方量计算的主要误差来源是DEM误差，分析了DEM的产生过程，对DEM误差来源作了分类讨论，最后提出一种比较合理，快速的精度评定方法。     

CASS7.0土方量计算方法分析比较

对土方量计算常用软件CASS7.0中的方格网法、断面法、等高线法以及DTM法的基本原理进行分析,并结合工程实例对这些计算方法的计算精度、适用条件进行比较,为使用填挖方计算的用户提供一个优选的参考方案。     

黄土填方区地表沉降时序InSAR监测分析

“削山填沟造地”等岩土工程在湿陷性黄土沟壑地区屡见不鲜,掌握填方区沉降情况具有重要意义。本文收集了2017年11月—2020年12月获取的56景TerraSAR-X StripMap模式影像,利用时序InSAR技术监测了陕北某湿陷性黄土填方地基工程的沉降信息,并与2017年11月—2020年12月期间监测区3个水准点的沉降测量结果比对。结果表明,在填方区地表以沉降为主,在挖方区地表以抬升为主,研究区存在有1处较为明显的地表沉降情况,位于填挖边界线附近填方区内,形变速率范围为-40~-20 mm/a,最大形变速率达-49.9 mm/a,累计量为-151.6 mm,时序InSAR形变结果和实地水准结果吻合性较好,垂直方向形变速率中误差为1.8 mm/a,表明时序InSAR技术在湿陷性黄土填挖方区变形监测中具有较好的应用价值。     

一种八邻域图像边界追踪改进算法

针对传统的边界追踪算法主要用来提取环形封闭边界的局限性,提出了基于八邻域目标边界追踪改进算法,着重解决了图像追踪过程中边界重叠部位的内外边界标定与"孤岛"处理。应用本文算法与摩尔邻域边界追踪算法分别对MPEG7-CE图形库中的4幅图像进行边界提取测试,结果表明改进算法提取结果正确。最后将本文算法应用于北极冰雪图像海冰边界提取,试验结果表明改进的算法可以有效提取大范围具有复杂拓扑关系的图像边界。     

一种基于谷地填充的DEM综合方法

提出一种基于次要谷地特征识别与填充的结构化DEM综合方法,该方法将地理层次的综合决策与几何层次综合操作整合到一起,以水文重要性作为谷地取舍的依据,对被舍弃的次要谷地填充其覆盖区域使局部地形变得平滑,从而实现DEM综合.该方法的原理基于如下考虑:地貌形态是内力和外力作用共同影响的结果,内力地质构造形成主要形态,外力侵蚀作用形成次要形态.旨在获得地貌主体特征简化表达的DEM综合可看做是一个弃除外力作用、还原内力作用的过程.通过实验及与其他基于图像处理算法(如重采样、低通滤波)的比较,发现本方法能够较好地保持地形特征的主体结构.     

基于数据融合的SRTM数据空洞填补方法

总结国内外对SRTM数据空洞的填补方法,指出基于内插的填补方法无法满足大区域SRTM数据处理的需求。提出在内插的基础上进行数据融合的空洞填补方法,并以实例验证了该方法是一种获取完整地形数据的有效途径。     

A DEM generalization by minor valley branch detection and grid filling

As an important method of terrain representation, a DEM usually needs to be generalized at multiple resolutions in order to adapt to different applications. The preservation of main landscape features is an important constraint in DEM generalization. The traditional generalization method based on signal processing by resampling or low-pass filtering is just a data compression operation rather than the abstraction of real information. This study develops a structured analysis method to generalize DEM data through the identification of minor valleys and filling the corresponding depression positions. The generalization process has two steps: geographic decision and geometric operation. According to their hydrological significance, the unimportant valley branches are detected and their corresponding coverage is filled by raising the terrain to make the terrain surface smoother. In contrast to the conventional algorithms based on image processing, this method is able to retain the main geographical characteristics more effectively in terrain representation.     

一种分形模型的机载InSAR DEM空洞填补方法

针对如何提高机载InSAR DEM空洞填补精度和DEM对地形细节描述的难题,该文对分形模拟的中点位移插值函数做了改进。首先,提出了动态分形参数提取思路,根据选定的窗口动态提取局部分形参数,使提取的分形参数局部精度显著提高。其次,提出了分形曲面中心内插法,以正方形为图像基元,将两点信息扩展到8点信息来充分显示局部变化的细节信息;考虑到对采样点点数和位置的要求,结合距离加权平均法来弥补周围不够8点的特殊情况。最后,以国产机载X波段全极化InSAR影像提取的DEM为数据源进行了实验。实验结果表明,相比传统的中点分形内插法,该方法不仅能有效提高空洞填补精度,且能更好地描述地形的细节信息。     

利用ASTER数据融合的SRTM空值填补方法

由于雷达干涉采集误差导致SRTM数据出现高程空值,为了保证数据完整性,需要对其进行空值修补。本文总结了国内外对SRTM数据空值的填补方法,提出了一种在内插的基础上利用ASTER数据进行数据融合的空值填补方法。该方法首先对ASTER数据进行预处理,以消除两者之间的高程差异,然后利用处理后的90m间隔ASTER数据对SRTM数据进行融合,从而实现了SRTM数据的空值填补。实例验证了该方法是一种获取完整地形数据的有效途径。     

基于VR与GIS的水利工程视算一体化系统的研制

介绍了采用整合虚拟现实与地理信息系统技术,开发水利工程规划设计视算一体化系统的方法,结合水电站水库库容和淹没面积的实时计算、水利工程施工设计土石方填挖量的计算,阐述了系统研制的关键技术,并实现了具体的功能.     

Incorporating dynamic factors for improving a GIS‐based solar radiation model

Solar radiation has been a major input to agricultural, hydrological, and ecological modeling. However, solar radiation is usually influenced by three groups of dynamic factors: sun–earth position, terrain, and atmospheric effects. Therefore, an integrated approach to accurately consider the impacts of those dynamic factors on solar radiation is essential to estimate solar radiation over rugged terrain. In this study, a spatial and temporal gap‐filling algorithm was proposed to obtain a seamless daily MODIS albedo dataset. A 1 km‐resolution digital elevation model was used to model the impact of local topography and shading by surrounding terrain on solar radiation. A sunshine‐based model was adopted to simulate radiation under the influence of clouds. A GIS‐based solar radiation model that incorporates albedo, shading by surrounding terrain, and variations in cloudiness was used to address the spatial variability of these factors in mountainous terrain. Compared with other independent solar radiation products, our model generated a more reliable solar radiation product over rugged terrain, with an R² of 0.88 and an RMSE of 2.55 MJ m^?2 day^?1. The improved solar radiation products and open source app can be used further in practice or scientific research.     

山谷（脊）线的提取方法研究

通过对负地形的生成、水流方向上洼地的提取及填充、阈值的选择、D8水流方向的计算理论、D8有效邻域的分析与处理等问题的研究,提出了应用汇流量计算原理提取等高线,后通过二值化处理舍去非山谷（脊）线数据,得到清晰的山谷（脊）线的方法。     

一种基于铁路设计数据的三维可视化方法研究

传统铁路设计方法无法快速展示铁路设计的三维效果,本文研究出了一种利用铁路设计数据快速动态建立铁路三维模型的方法,即在构建条带状三维大场景的基础上,使用Skyline软件提供的二次开发接口构建了三维铁路模型,并对铁路沿线地形进行填挖操作,达到铁路模型与地形的无缝衔接,从而实现铁路三维动态可视化过程。该方法提供了一种新的铁路设计成果三维展现方式,对铁路规划设计和辅助决策等具有重要的意义。     

栅格DEM坡体因子融合方法北大核心CSCD

坡体是自然地形实体的基本组成单元,利用综合性坡体因子分析和挖掘地形隐含信息,有助于区域地形地貌分析及规划利用。本文针对当前坡体综合表达因子(LS)未顾及坡宽因子的缺陷,采用归一化几何运算法将坡长(L)、坡度(S)、坡宽(W)进行融合,获取了一种新的坡体融合因子LSW。以DEM为数据源、黄土高原某小流域局部范围为典型研究区,在提取L、S、W及LS因子的基础上,分别以L×S×W、L+S+W、LS×W及LS+W共4种方式进行融合试验。结果表明,L+S+W融合方式获取的坡体LSW因子标准差矩阵均值最小,为0.234 4,有效平衡了各单地形因子对融合坡体因子LSW的贡献度,信息熵值计算分析也实证了L+S+W融合方式具有最优性。